JPS61204961A - Semiconductor circuit apparatus - Google Patents

Semiconductor circuit apparatus

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JPS61204961A
JPS61204961A JP60283195A JP28319585A JPS61204961A JP S61204961 A JPS61204961 A JP S61204961A JP 60283195 A JP60283195 A JP 60283195A JP 28319585 A JP28319585 A JP 28319585A JP S61204961 A JPS61204961 A JP S61204961A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、半導体基板中で相互接続された複数の電流制
御デバイスを集積することに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to the integration of multiple interconnected current control devices in a semiconductor substrate.

−個の半導体基板上でのデバイスの密度が増大するにつ
れて、各種の回路構成や機能を統合し。
- As the density of devices on a single semiconductor substrate increases, the integration of various circuit configurations and functions.

相互接続して集積半導体ユニットにすることができるよ
うにすることが、速度および占有面積の減少という点で
有利になってきている。
The ability to be interconnected into integrated semiconductor units has become advantageous in terms of speed and reduced footprint.

B、従来技術 集積基板中に複数の相互接続されたデバイスの回路を形
成する試みが、当該技術分野で行われてきた。この試み
は単一平面で行われ、より少しの相互接続しか要せず、
より短いデバイス間隔しが要せず、半導体基板内外でよ
り少しの接続しか要しないという利点が得られた。米国
特許第3619740号、第3639813号、第40
72868号は、様々なパフォーマンス特性をもつ能動
デバイスを相互接続し、半導体基板の平担表面中で横に
並べて配置した集積の例である。
B. Prior Art Attempts have been made in the art to form circuits of multiple interconnected devices in integrated substrates. This attempt is made in a single plane, requires fewer interconnections, and
The advantages are that shorter device spacings are not required and fewer connections are required within and outside the semiconductor substrate. U.S. Patent Nos. 3,619,740, 3,639,813, and 40
No. 72,868 is an example of integration in which active devices with different performance characteristics are interconnected and placed side by side in a planar surface of a semiconductor substrate.

(、:発明が解決しようとする問題点 この発明は上述の事情を考慮してなされたもの−rあ番
)、縦方向にデバイスを配置した新規な半導体回路装置
を提供することを目的としている。。
(Problems to be Solved by the Invention This invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances.) It is an object of the present invention to provide a novel semiconductor circuit device in which devices are arranged vertically. . .

1)0問題点を解決するための手段 本発明は、半導体結晶中において、2つの電流経路夕′
眞気的に直列に、表面に対し一平行に積み東ね(”配置
するという回路集積原理である。2゛の’2−y)の経
路は、ぞ=]シぞれ一端が共通オーミツ・′ノ結線に接
続される。名経路は、他端に別個のメー ミツ9結線を
備えている。半導体結晶の表面に隣接−・;る′は流経
路は、その中を流扛る電流が結晶り1の=+1段によで
〕で影響を受けるようLこ配置されている。
1) Means for solving the zero problem The present invention provides two current paths in a semiconductor crystal.
This is the circuit integration principle of arranging the circuits in series and parallel to the surface. The flow path has a separate connection at the other end. Adjacent to the surface of the semiconductor crystal, the flow path is connected to the current flowing through it. It is arranged so that it is affected by the =+1 stage of crystallization.

半導体結晶の表面から離41.た電流経路は、(−の中
を流れる電流が半導体結晶内の手段によって影響を受t
づるにうに配置されている。
41. Away from the surface of the semiconductor crystal. The current path (-) is defined as the current flowing through
They are arranged in a row.

本発明の構造原理は、回路内の電位が異なる2点間のす
べての能動および受動的列回路デバイスを、甲−の占有
領域中に単一サイト集積することを十H供するものであ
る。
The construction principle of the present invention provides for single-site integration of all active and passive column circuit devices between two points at different potentials in the circuit in the same occupied area.

E、実施例 第1図1;:は、本発明の構造原理を図示した概略図が
示されている。基層3上に表面層1と中間層2が載って
いる。説明しやすくするため、特定のインターフェルス
特性と導電型をもつ構造について説明するが5ここに述
べる原理に照らしてみれば一当業者なら半導体の諸原理
を使って、本発明を様々な構造に適用できるはずである
。各層は東結晶中でエピタキシャル性であり、導電型が
交互になっていて、界面4と5でil〜I’l接合を形
成する。
E. EXAMPLE 1 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the structural principle of the present invention. A surface layer 1 and an intermediate layer 2 are placed on the base layer 3. For ease of explanation, structures with specific interfels characteristics and conductivity types will be described; however, in light of the principles described herein, one skilled in the art will be able to apply the present invention to various structures using semiconductor principles. It should be applicable. Each layer is epitaxial in the east crystal and has alternating conductivity types, forming an il-I'l junction at interfaces 4 and 5.

この構造は、層1および層2中の表面に対して月1行に
積み重ねた2つの電流経路を使用する。層1には表面7
中の接点6.#2には接点8という具合に、各層に独立
した別個のオーミック接点が設けられている。層]8お
よび2中の電流経路をオーミック結線で接続するために
、共通オーミック接点9が設けられている。接点9の機
能は、回路経路中のノードに出力点を設けることである
。集積される回路によっては、接点9は必ずしもパッケ
ージされた集積回路の表面に、二なくてもよい。
This structure uses two current paths stacked in monthly rows for the surfaces in layer 1 and layer 2. Layer 1 has surface 7
Contact point inside 6. #2 is provided with independent and separate ohmic contacts for each layer, such as contact 8. A common ohmic contact 9 is provided to connect the current paths in layers 8 and 2 by ohmic connection. The function of contact 9 is to provide an output point at a node in the circuit path. Depending on the circuit being integrated, the contacts 9 do not necessarily have to be present on the surface of the packaged integrated circuit.

すなわち層1中の表面7が露出している所の電流経路は
、外部から半導体結晶に印加される電流制御修正に合わ
せることができる。かかる修正は。
That is, the current path in layer 1 where surface 7 is exposed can be adapted to current control modifications applied externally to the semiconductor crystal. Such amendments.

例えば電界効果トランジスタ・ゲートまたは光学的キャ
リアの生成により行われる。これらはそれぞれ層18の
霧出領域でのキャリア移動およびキャリア濃度に影響を
lj、えることができる。良好な例の層1の露出領域は
、接点6と9の間の絶縁ゲーI−電界1−ランジスタ・
升ヤネルに対応する。すなオ〕ち層1の電流は、層1に
付着される絶縁ゲー1−に隣接する表面7での反転層電
流である。
This is done, for example, by field effect transistor gates or by optical carrier generation. Each of these can influence carrier migration and carrier concentration in the atomization region of layer 18. The exposed area of layer 1 in a good example is the insulation gate I between contacts 6 and 9 - electric field 1 - transistor
Corresponds to Masu Yanel. Thus, the current in layer 1 is the inversion layer current at surface 7 adjacent to the insulating gate 1- applied to layer 1.

層2中の電流経路は、その中を流れる電流が体積伝導率
など結晶内部条件の影響を受けるものである。ドルピン
グの形で組み込まれる抵抗率の他1.3、層2中夕流れ
る電流は、胃面4村よび5での’R位(、=れI)の界
面Lt p  芙)接合ないしヘラ−「i接合−pJ・
)る)1.乙よって牛しるぞ、f lノツション領(或
番J。
The current path in the layer 2 is such that the current flowing therein is influenced by the internal conditions of the crystal, such as the volume conductivity. In addition to the resistivity of 1.3, which is incorporated in the form of druping, the current flowing in layer 2 is determined by the interface Lt p 芙) at the 'R position (,=reI) at the gastric surface 4 and 5. i-junction-pJ・
)ru)1. I'm going to give you a cow, fl notification territory (or number J.

よ丁r修正」−るよ> L=でさる13層2.の電流の
心電性り、1゛接点間で非直線的特+1.: $−示1
゜層1は、層2中のデプレッション彫型効果1・・ラン
ジスクのp−n接合ゲートとして動くことができる。
13 layers of monkeys with L=2. Due to the electrocardiographic properties of the current, there is a non-linear characteristic between the contacts of +1. : $-show 1
゜Layer 1 can act as a p-n junction gate of depression sculpting effect 1...Landisk in layer 2.

本発明の構造原理は、電流制御装置が回路中の異なる電
位をもつ2点間で他のデバイスまたは負荷と直接に配置
され、2つのデバイス間で直列経路中に出力点が配置さ
れている1回路の集積に特に適用しやすい。
The construction principle of the invention is that the current control device is placed directly with another device or load between two points with different potentials in the circuit, and the output point is placed in a series path between the two devices. Particularly applicable to circuit integration.

かかる回路分岐では、制御装置と負荷の間などのデバイ
ス間で出力信号が発生する。
In such circuit branches, output signals are generated between devices, such as between a controller and a load.

第1図に示すようにかかる回路分岐を垂直に集積する場
合、電流制御装置を含む電流経路を層]、中の接点6と
9の間に製造し、別の電流制御装置または負荷電流経路
を層2中の接点8と9の間に製造すること1ごなる。
In case of vertical integration of such circuit branches as shown in FIG. 1 is made between contacts 8 and 9 in layer 2.

回路分岐の諸デバイスを電位の異なる2点間で直列に接
続し、分岐ノードから信号を取り出す典型的な回路は、
インバータ型論理回路である。この型式の回路では、制
御装置と負荷デバイスが回路中で直列に接続される。こ
の場合の制御装置は、〕−ンハンスメン1−形電弄効果
トランジスタ(FET)などの「常時オフ」式デバイス
であり、負荷は、層1が集積ゲートとして働くデプレッ
ション形接合FETなどの「常時オン」式デバイスであ
る。電源電圧などの一極性信号が制御装置に印加され、
直列の制御装置と負荷デバイスを流れる電流がエンハン
スされる。このため、デバイス間のノードで出力電圧の
非直線的減少が起こる。
A typical circuit that connects circuit branch devices in series between two points with different potentials and extracts a signal from the branch node is as follows:
It is an inverter type logic circuit. In this type of circuit, a control device and a load device are connected in series in the circuit. The controller in this case is an "always-off" device, such as a Enhancement 1-type field effect transistor (FET), and the load is an "always-on" device, such as a depletion-type junction FET, with layer 1 serving as the integrated gate. ” type device. A unipolar signal, such as a power supply voltage, is applied to the control device,
The current flowing through the control and load devices in series is enhanced. This causes a non-linear decrease in the output voltage at the nodes between the devices.

かかる回路の集積とパフォーマンスを第2図、第3図、
第4図に示す。
The integration and performance of such circuits are shown in Figures 2 and 3.
It is shown in Figure 4.

説明の便宜上および後続の説明との続き具合の点から、
この説明では特定の導電型および制御装置の型式を選択
するが、ここで述べる原理に照らせば、ドーピング、半
導体材料の種類および電流制御機構にかなりの変更が可
能なことが当業者には明白なはずである。
For convenience of explanation and continuity with subsequent explanations,
Although this description selects specific conductivity types and types of control devices, it will be apparent to those skilled in the art that considerable variations in doping, semiconductor material type, and current control mechanisms are possible in light of the principles described herein. It should be.

第2図を参照すると、この概略図はn−チャネルFET
インバータ型回路の例である。第2図において、3つの
層1.2.3はここに図示していないより大きな基板の
一部分であってもよい、この3つの層はすべて、各界面
でエピタキシャルであり、隣接領域間にp−n接合4お
よび5をもつ単一結晶を構成している。nlとして示し
である第1の低抵抗オーミック接点6は1表面7のゲー
トの下の反転層にオーミック接続を設けるためのもので
あり5表面7に設けられる。n′″として示しである第
2の低抵抗オーミック領域8は層2と3の界面の接点6
のF付近に形成される。第3の低抵抗領域9は、制御電
極を収容するのに充分な間隔11で表面7に配置される
。領域9はn2として示しである。第2図の集積例では
、領域9は層1を貫通して伸び、層2とオーミック接点
を形成している。領域9はまた、p層の1の破線領域と
もオーミック接点を形成している。これは絶縁酸化物1
3の上側に12として概略的に示したゲート上の電位な
どの結晶外の作用によって形成され、当該技術で既知の
エンハンスメント形電界効果トランジスタの場合と同様
に、その下側にあるp型厚電層をn型に反転させる。
Referring to FIG. 2, this schematic diagram shows an n-channel FET
This is an example of an inverter type circuit. In FIG. 2, the three layers 1.2.3 may be part of a larger substrate not shown here; all three layers are epitaxial at each interface, and there are no p-types between adjacent regions. - constitutes a single crystal with n junctions 4 and 5. A first low resistance ohmic contact 6, designated as nl, is provided on surface 5 for providing an ohmic connection to the inversion layer below the gate on surface 7. A second low resistance ohmic region 8, denoted as n''', is located at the contact point 6 at the interface of layers 2 and 3.
It is formed near F of. A third low resistance region 9 is arranged on the surface 7 at a spacing 11 sufficient to accommodate the control electrode. Region 9 is shown as n2. In the example integration of FIG. 2, region 9 extends through layer 1 and forms an ohmic contact with layer 2. Region 9 also forms an ohmic contact with the dashed region 1 of the p layer. This is insulating oxide 1
formed by extracrystalline effects such as the potential on the gate, shown schematically as 12, on the upper side of 3, and with a p-type thick conductor on its underside, as in enhancement mode field effect transistors known in the art. Invert the layer to n-type.

第2図の構造は、P型基板から次のようにして製造され
る。p型基板に、当該技術で周知のマスキング法および
拡散またはイオン注入によって長い線条形のn0接点8
を形成する。マスクを除去してn型2と2層1を所期の
厚さまでエピタキシャル成長させ、当該技術で周知の金
属有機物の蒸着または分子線のエピタキシ法によってド
ープする。通常のマスキング法と付着法を使って、n+
領域6、ゲート絶縁物13およびゲート電極12を形成
する。やはり当該技術では周知の貫通注入法によってn
+接点9を形成する。
The structure of FIG. 2 is manufactured from a P-type substrate as follows. A long linear n0 contact 8 is formed in the p-type substrate by masking techniques and diffusion or ion implantation well known in the art.
form. The mask is removed and the n-type 2 and bilayer 1 are epitaxially grown to the desired thickness and doped by metal organic evaporation or molecular beam epitaxy methods well known in the art. Using normal masking and attachment methods, n+
Region 6, gate insulator 13 and gate electrode 12 are formed. Again, in this technology, n
+ Contact 9 is formed.

第2図では1層1中の経路用の制御電極は、電界効果ト
ランジスタ・ゲートとして概略的に示しである。ゲート
12の機能は、キャリアに影響を与え、それによって半
導体装置FETチャネルの場合と同様に層1中の接点6
と9の間の導電性を制御することである。第2図におい
て、ゲート12上の正の電位によって、p型層1と絶縁
物13の界面にn型反転層が生成される。
In FIG. 2, the control electrodes for the paths in layer 1 are shown schematically as field effect transistor gates. The function of gate 12 is to influence the carriers and thereby contact 6 in layer 1 as in the case of a semiconductor device FET channel.
and 9. In FIG. 2, the positive potential on gate 12 creates an n-type inversion layer at the interface between p-type layer 1 and insulator 13. In FIG.

ここで使用する型式の制御機能は、通常は集積される回
路の反応性に支配される。ここで説明している本発明に
もとづく良好で特に有利な構造は。
The type of control function used here is usually dictated by the reactivity of the integrated circuit. A preferred and particularly advantageous structure according to the invention is described here.

絶縁層、通常は当該技術で周知のMOSFETと呼ばれ
るFET構造をもたらす酸化物によって、金属ゲート部
材12を表面から隔離することによって実現される。
This is accomplished by isolating the metal gate member 12 from the surface by an insulating layer, typically an oxide, resulting in a FET structure known in the art as a MOSFET.

層1中の経路中で、良好な型式のゲート付き制御装置は
、エンハンスメント形電界効果トランジスタであり、領
域1のp−ドーピング・レベルは、ゲート12に通じる
端末上に中程度の子信号ががかると層1と絶縁物13の
界面付近の半導体の導電性がn型に変わるように調整さ
れる。エンハンスメント型装置の場合、ゲート上の正の
信号が存在するときにのみ電流が流れる。チャネル領域
がn型であるn−チャネル型デバイスと呼ばれるデバイ
スでは、キャリアは電子であり、移動度がより大きく、
したがって速度がより大きい。電気極性の符号が逆のド
ーパントを使うと、p−チャネル装置が得られるが、こ
れも本発明の原理にもとづいて使用できる。
In the path through layer 1, a good type of gated controller is an enhancement field effect transistor, and the p-doping level in region 1 results in a moderate signal on the terminal leading to gate 12. The conductivity of the semiconductor near the interface between layer 1 and insulator 13 is adjusted to be n-type. For enhancement-type devices, current flows only when a positive signal on the gate is present. In devices called n-channel devices, where the channel region is n-type, the carriers are electrons, which have higher mobility;
Therefore the speed is greater. The use of dopants of opposite electrical polarity provides a p-channel device, which can also be used in accordance with the principles of the present invention.

層2中を接点8と接点9の間を流れる電流は。The current flowing in layer 2 between contacts 8 and 9 is:

当該技術の接定型電界効果トランジスタ(JFE1゛)
の動作と同様に、層2のキャリア濃度と厚さおよび境界
p −’ n接合に沿った電位によって決まる。すなわ
ち、層2中を流れる電流は非線型であり 端末8と9の
間に大きな電圧がかかる場合はぼ一定となる。
Contact type field effect transistor (JFE1゛) of the technology
The operation similarly depends on the carrier concentration and thickness of layer 2 and the potential along the boundary p-'n junction. That is, the current flowing through layer 2 is non-linear and becomes approximately constant when a large voltage is applied between terminals 8 and 9.

ここで説明しているインバータ型回路では、層2は層1
中のエンハンスメント型境界効果トランジスタ電流制御
装置に対する負荷として働く。
In the inverter type circuit described here, layer 2 is layer 1
Acts as a load for the enhancement type boundary effect transistor current control device inside.

このように5本発明の構造は、回路のプレキシビリティ
−と集積したときのバッキング密度の利点とをもたらす
。このフレキシビリティ−と利点は、この構造が信号を
表面に導入することによって独立オーミック接点と共通
オーミック接点の間の導電性を外部から制御し、p−n
接合に関連する抵抗または空間電荷によって、信号が共
通接点に到達でき独立オーミック接点と共通オーミック
接点の間の中央領域の導電性を制御できることによって
もたらされる。
The structure of the present invention thus provides circuit flexibility and backing density advantages when integrated. The flexibility and advantage of this structure is that the conductivity between the independent ohmic contacts and the common ohmic contact can be controlled externally by introducing a signal to the surface, and the p-n
The resistance or space charge associated with the junction allows signals to reach the common contact and to control the conductivity of the central region between the independent ohmic contacts and the common ohmic contact.

次に第3図を参照すると、能動素子と受動素子が電位の
異なる2点間に直列に接続された、典型的な回路分岐が
図示しである。ここに示す回路は、F E Tエンハン
スメント形またはデプレッション形インバータ回路であ
る。第3図のインバータ回路には、第2図の構造要素と
同じ参照番号がっけである。
Referring now to FIG. 3, a typical circuit branch is illustrated in which active and passive components are connected in series between two points at different potentials. The circuit shown here is a FET enhancement type or depletion type inverter circuit. The inverter circuit of FIG. 3 has the same reference numerals as the structural elements of FIG.

第2図と第3図を同時に参照すると、この回路において
、負荷デバイス2は第2図の層2中にあるnチャネル、
J F E Tトランジスタである。そのトレン電極は
接点8であり、導体〕5を介して十しこ接続されている
。共通接点9は、J FETのソース電極および、JF
ETとMOSFETの両方の接点16への出力点として
働く。MOSFETは、接点6を、導体14を介して基
準電位ないしアースに接続されたソース電極として使用
する。層1のゲート12の下の反転部分は、MOSFE
Tのnチャネルとして働く。第3図の出力点は導体16
であり、入力点はゲート12に通じている6層2中のJ
 FETチャネルの導電性は、Mlと2に共通な界面4
のp−n接合の電位および端末8ど9の間の電圧によっ
て制御される。この界面は、第3図の回路図に記載され
ているようにJ FETゲート電極として働く。ゲート
12で正の信号がかかると、MOSFETがオンになり
、それによって出力である16の電位がアースに向って
移動し、ゲート12で印加されたものとしては逆の信号
−がもたらされる。
Referring simultaneously to FIGS. 2 and 3, in this circuit the load device 2 is an n-channel in layer 2 of FIG.
It is a JFET transistor. The train electrodes are contacts 8 and are connected via conductors 5. The common contact 9 is connected to the source electrode of the JFET and the JFET.
Serves as an output point to contact 16 for both ET and MOSFET. The MOSFET uses contact 6 as a source electrode connected via conductor 14 to a reference potential or ground. The inverted portion of layer 1 below gate 12 is a MOSFE
Acts as an n-channel of T. The output point in Figure 3 is conductor 16
, and the input point is J in the 6th layer 2 leading to the gate 12.
The conductivity of the FET channel is determined by the interface 4 common to Ml and 2.
is controlled by the potential of the p-n junction of and the voltage between terminals 8 and 9. This interface serves as the J FET gate electrode as described in the circuit diagram of FIG. A positive signal applied at gate 12 turns on the MOSFET, thereby moving the potential at output 16 towards ground, resulting in the opposite signal - to that applied at gate 12.

積み重ねた回路経路中の各種デバイスの合成出力特性曲
線との関連で、本発明の利点およびフレキシビリティに
ついてさらに説明する。各電流経路装置のパフォーマン
スが、第4図の電流電圧(丁−V)特性曲線にまとめて
示しである。第4図において曲線AおよびCは、ゲート
」2が「オン」すなわち1の場合と「オフ」すなわちO
の場合のMOSFETの伝達特性である。曲線Bば、層
2中の電流経路のJ FETの伝達特性である。
The advantages and flexibility of the present invention will be further illustrated in the context of composite output characteristic curves of various devices in a stacked circuit path. The performance of each current path device is summarized in the current-voltage (D-V) characteristic curve of FIG. In FIG. 4, curves A and C indicate the case where the gate ``2'' is ``on'', that is, 1, and the case where the gate ``2'' is ``off'', that is, 0.
This is the transfer characteristic of MOSFET in the case of Curve B is the transfer characteristic of the J FET for the current path in layer 2.

十信号が閾値V。のゲート1−2に印加されるときのパ
フォーマンスは曲線AL=従い、ゲー1−12の(1”
Y号がOのときのパフォーマンスは曲線C上のVゆであ
る。すなわち、明確に規定された閾値と飽和限界が確立
される。。
The ten signal is the threshold V. The performance when applied to gates 1-2 follows the curve AL = (1'' of gates 1-12).
When Y is O, the performance is V on curve C. That is, clearly defined thresholds and saturation limits are established. .

本発明の原理にもとづいて、当業者ならいくつかの別法
を思いつくはずである、 構造自体は、反転層を伴うシリコンとして論じてきたが
、第■群と第V群の金属間化合物半導体およびその合金
、例えばG a A s / A悲GaAsヘテロ接合
構造などから構成することもできる。
Several alternatives will occur to those skilled in the art based on the principles of the present invention. The structure itself has been discussed as silicon with an inversion layer, but it can also be applied to intermetallic semiconductors of Groups II and V and It can also be constructed from an alloy thereof, such as a GaAs/GaAs heterojunction structure.

この種の構造は1通常は分子線エピタキシー法を使って
作成される。かかる構造中では、層1中の制御装置はゲ
ート12か表面7のp −G a A s層1とエピタ
キシャルなAQGaAs領域とエピタキシャルなG a
 A s領域となる。層2はn−GaAsとなり、層コ
3は半絶縁性G a A sとなる。すなわち、制御装
置は電子移動度の高い1−ランジスタ(I(EMT)と
なり、負荷デバイスはJ FETとなる。
This type of structure is usually created using molecular beam epitaxy techniques. In such a structure, the control device in layer 1 is connected to either the gate 12 or the p-GaAs layer 1 on the surface 7 and the epitaxial AQGaAs region and the epitaxial GaAs layer 1 on the surface 7.
This becomes the A s area. Layer 2 will be n-GaAs, and layer 3 will be semi-insulating GaAs. That is, the control device is a 1-transistor (I (EMT)) with high electron mobility, and the load device is a J FET.

別のバリエーションでは、ゲート12は表面′7のp 
−G a A s層とエピタキシャルなAQGaAsエ
ピタキシャルなn”GaAsまたは金属となる。
In another variation, the gate 12 is
-GaAs layer and epitaxial AQGaAs epitaxial n''GaAs or metal.

層〕は、半絶縁性GaAs基層3上のA Q G a 
A5とエピタキシャルとなる。接点6、L3.9はn゛
となる。得られる構造は、HEMT制御装置およびHE
MT負荷装置となる。
layer] is A Q Ga on the semi-insulating GaAs base layer 3
It becomes epitaxial with A5. Contact point 6, L3.9 becomes n'. The resulting structure consists of a HEMT controller and a HEMT controller.
It becomes an MT load device.

その他の特徴は、光による表面7へのキャリア導入を伴
うものである。
Other features involve the introduction of carriers into the surface 7 by light.

本発明の利点は、さらに具体的にはデバイス・アレイの
集積に有用である。かかるアレイでは。
Advantages of the present invention are more particularly useful in the integration of device arrays. In such an array.

全体回路が、機能素子として組み立てられた沢山のビル
ディング・ブロック式サブ回路を使用する。
The overall circuit uses a number of building block subcircuits assembled as functional elements.

別個ビット記憶ユニットなどのビルディング・ブロック
素子が多数、方形格子などのパターン中に配線されて、
一定のサイズとアクセス可能性をもつ複数ビット・メモ
リーとなる、メモリーアレイがその一例である。
A large number of building block elements, such as discrete bit storage units, are wired in a pattern such as a square grid,
An example is a memory array, which is a multi-bit memory of fixed size and accessibility.

かかるビルディング・ブロック式回路の集積における本
発明の構造上の利点を、第5図、第6図および第7図に
関連して説明する。
The structural advantages of the present invention in the integration of such building block circuits are explained in connection with FIGS. 5, 6 and 7.

第5図に、アドレッシング・ゲートを備えた完全な通常
の交差結合双安定記憶セルが示されている。この回路は
、第3図に示すように十と基準電位またはアースの間で
直列に接続された制御装置と負荷からなる。出力が交差
結合されて記憶装置に相互接続された2つのインバータ
形回路分岐である。第5図において、出力点はY方形信
号に反応する制御装置を介してX方形信号に接続されて
いる。かかる回路は対称性をもっており、本発明の原理
が特に適用しやすい。
A complete conventional cross-coupled bistable storage cell with addressing gates is shown in FIG. This circuit consists of a control device and a load connected in series between 0 and a reference potential or ground as shown in FIG. Two inverter-type circuit branches whose outputs are cross-coupled and interconnected to a storage device. In FIG. 5, the output points are connected to the X-square signal via a controller responsive to the Y-square signal. The symmetry of such circuits makes it particularly easy to apply the principles of the invention.

次に第6図を参照すると、この構造に対応する個々の領
域が平面図で示してあり、第7図には第6図の構造の断
面図が示しである。
Referring now to FIG. 6, the individual regions corresponding to this structure are shown in plan view, and FIG. 7 shows a cross-sectional view of the structure of FIG.

第5図、第6図、第7図を併せみると、本発明の集積上
の利点がよくわかる。
When FIGS. 5, 6, and 7 are viewed together, the integration advantages of the present invention can be clearly seen.

第5図において、導体20はアレイのY方形線である。In FIG. 5, conductor 20 is the Y-square line of the array.

X方形導体21および22は、それぞれX論理関数とX
論理関数を表す信号を運ぶ、一方のインバータ分岐回路
は、直列な装置23と24を含み、もう一方の分岐回路
は、装置25と26を含んでいる。インバータの出力点
は他方の分岐中の制御装置のゲートに交差結合されてい
る。アドレッシングFET装置および出力FET装置2
7と28は、導体20上の信号を検出して、状態変更の
とき出力信号を導体21と22に供給するためのゲート
29と30を備えている。
The X rectangular conductors 21 and 22 are connected to the X logic function and the X
One inverter branch circuit, carrying a signal representing a logic function, includes devices 23 and 24 in series, and the other branch circuit includes devices 25 and 26. The output of the inverter is cross-coupled to the gate of the control device in the other branch. Addressing FET device and output FET device 2
7 and 28 include gates 29 and 30 for detecting the signal on conductor 20 and providing an output signal to conductors 21 and 22 on a change of state.

次に第6図を参照すると1本発明の構造原理を適用して
第5図の回路を製造する際の、半導体結晶の各領域の平
面図が示されている。本発明の原理が対称回路の集積に
どれほど有利であるかがすぐわかるようにするため、対
称部分の対応する接点には文字Aをつけである。
Next, referring to FIG. 6, there is shown a plan view of each region of a semiconductor crystal when the circuit of FIG. 5 is manufactured by applying the structural principle of the present invention. In order to make it immediately clear how advantageous the principles of the invention are for the integration of symmetrical circuits, the corresponding contacts of the symmetrical parts are marked with the letter A.

第6図には、第1図および第2図の接点6が中央に示し
であるが、これは第3図および第5図に示すようにアー
ス接続ないし基準電位接続として働く、その真下に接点
8があり、破線で示しである。共通接点9は第20分岐
用に同じものが9Aとしてもう一つあり、接点6の両側
に配置されている。ゲート12も同様に同じものが12
Aとしてもう一つあり、それぞれが接点の両側に接点の
真近に接点6と9および9Aの間の層の露出部分の上に
配置されている。すなわち交差結合31と、”3 i 
Aは非常に簡単になり、1つのゲートと接点6だけを交
差して各ゲートをもう一方の分岐の共通接点に結合する
だけである。アドレッシングFETトランジスタおよび
出力FET トランジスタ27と28は、それぞれ第6
図の左端と右端にあり、これらのトランジスタのゲート
はそれぞれ29および3oと記しであるが、それぞれ2
7と9および28と9Aの間の半導体結合の露出部分の
上方に配置されている。十電力線8は埋込みn′″領域
であるが、当該技術の標準方式と同様に半導体チップの
周囲で接触されている。
In FIG. 6, the contact 6 of FIGS. 1 and 2 is shown in the center, but it has a contact directly below it that serves as the ground connection or reference potential connection as shown in FIGS. 3 and 5. 8, which is indicated by a broken line. There is another common contact 9, 9A, for the 20th branch, which is placed on both sides of the contact 6. Gate 12 is also the same as 12
There is one more as A, each placed on either side of the contact and directly adjacent to the contact on the exposed portion of the layer between contacts 6 and 9 and 9A. That is, the cross-coupling 31 and "3 i
A is now very simple, crossing only one gate and contact 6 to couple each gate to the common contact of the other branch. Addressing FET transistor and output FET transistors 27 and 28 are respectively the sixth
The gates of these transistors, located at the left and right ends of the figure, are marked 29 and 3o, respectively;
It is located above the exposed portion of the semiconductor bond between 7 and 9 and 28 and 9A. The power line 8 is a buried n''' area, but is contacted around the periphery of the semiconductor chip, as is standard practice in the art.

第7図の断面図では、集積を別の方向から見ている。第
7図に示されているように、基準電位ないしアースに接
続されている表面電流経路導体6と十に接続されている
下側電流経路導体8はどちらも、記憶回路の対称分岐に
役立つことに注意すべきである。第6図えよび第7図に
おいて、すべての電界効果トランジスタ24.26.2
7.28はMO3FETデバイスであり、破線領域のp
導電性をn型の反転することによって動作し、対称的な
位置に配置されている。負荷デバイス23と25は層2
中の十に接続されたn4″接点8と接点9および9Aの
間の下側電流経路中にある7本発明は、好ましくは2層
1.2.3のそれぞれの厚さが約1ミクロンであり、そ
れぞれn−ドープの場合はひ素、p−ドープの場合はホ
ウ素で約101′原子/ c eにドープされたシリコ
ンで実施される。長い線の場合には普・通に行われるよ
うに、各種の層をエピタキシャル成長させる前に。
The cross-sectional view of FIG. 7 shows the stack from another direction. As shown in FIG. 7, both the surface current path conductor 6 connected to a reference potential or ground and the lower current path conductor 8 connected to the ground serve symmetrical branches of the storage circuit. You should be careful. In Figures 6 and 7, all field effect transistors 24.26.2
7.28 is a MO3FET device, and p in the dashed area
They operate by inverting the conductivity to n-type and are arranged in symmetrical positions. Load devices 23 and 25 are layer 2
In the lower current path between the n4'' contact 8 and the contacts 9 and 9A, the present invention preferably includes two layers 1.2.3 each with a thickness of about 1 micron. and is carried out in silicon doped with arsenic for n-doping and boron for p-doping to about 101' atoms/ce, respectively.For long lines, as is commonly done, , before epitaxially growing the various layers.

基層3上にリンまたはひ素の層を設けることによって接
点8を設けることができる。第1図に示されているよう
に、所期の領域、通常はチップの周囲で層]の一部分を
除去することによって、電気接続を行うことができる。
Contacts 8 can be provided by providing a layer of phosphorus or arsenic on the base layer 3. As shown in FIG. 1, electrical connections can be made by removing a portion of the layer in the desired area, usually around the chip.

リンまたはひ素を表面に拡散させることによって接点6
を設ける。接点32および33も同様である。共通接点
9および9Aは、6.32.33のための浅い拡散の前
にリンまたはひ素を貫通注入または拡散させて設ける。
contact 6 by diffusing phosphorus or arsenic into the surface.
will be established. The same applies to contacts 32 and 33. Common contacts 9 and 9A are provided by through implantation or diffusion of phosphorus or arsenic prior to the shallow diffusion for 6.32.33.

ゲート12.I2A、29,30は、絶縁体の13と1
3 Aの上に金属またはポリシリコンを付着させて設(
づる。配線はすべて、当該技術で周知のマスキングおよ
びアルミニウムまたはポリシリコンの付着によって設け
る。
Gate 12. I2A, 29, 30 are insulators 13 and 1
3 Place metal or polysilicon on top of A (
Zuru. All wiring is provided by masking and aluminum or polysilicon deposition as is well known in the art.

以上説明してきたものは、表面電流経路と埋込み電流経
路を共通オーミック接点で接続し7た。2つの電位点間
で分岐回路経路を集積するのに適した、垂直集積構造で
ある。どちらの電流経路も別個のオーム性接点を備えて
おり、表面経路中の電流は結晶外の手段によって制御で
きる。
In the device described above, the surface current path and the buried current path are connected by a common ohmic contact. A vertically integrated structure suitable for integrating branch circuit paths between two potential points. Both current paths have separate ohmic contacts, and the current in the surface path can be controlled by extracrystalline means.

F9発明の効果 以」二説明したように、この発明によれば共通接続点端
子を有する回路を縦方向に簡易に集積することができる
F9 Effects of the Invention As described above, according to the present invention, circuits having common connection point terminals can be easily integrated in the vertical direction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の構造原理の概理図である。 第2図は1本発明の構造原理を使用したインバータ型集
積回路の概略図である。第3図は、第2図の構造の論理
回路図である。第4図は、第2図お回路の概略配線図で
ある。第6図は、本発明の構造原理にもとづく第5図の
回路の集積の平面図である。第7図は、本発明の構造原
理にもとづく第5図の回路の集積の断面図である。 1・・・・表面層、2・・・・中間層、3・・・・基層
、6.8.9・・・・接点712・・・・ゲート。 出願人  インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 復代理人  弁理士  澤  1) 俊  夫V□  
    V(’V
FIG. 1 is a schematic diagram of the structural principle of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of an inverter type integrated circuit using the construction principle of the present invention. FIG. 3 is a logic circuit diagram of the structure of FIG. 2. FIG. 4 is a schematic wiring diagram of the circuit shown in FIG. 2. FIG. 6 is a plan view of the integration of the circuit of FIG. 5 based on the construction principle of the invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of the circuit integration of FIG. 5 based on the construction principle of the invention. 1...Surface layer, 2...Intermediate layer, 3...Base layer, 6.8.9...Contact 712...Gate. Applicant International Business Machines Corporation Sub-Agent Patent Attorney Sawa 1) Toshio V□
V('V

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  基体と、この基板上に形成された中央層と、この中央
層の上に形成された上部層と、上記中央層および上部層
に共通に一体的に形成されたオーミックな第1接続部と
、この第1接続部から所定間隔だけ離間して上記上部層
に形成されたオーミックな第2接続部と、上記第1接続
部から所定間隔だけ離間して上記中央層に少なくとも接
触するように形成されたオーミックな第3接続部と、上
記第1接続部および第2接続部の間に上記上部層の表面
に近接して配された電流制御手段とを有し、上記第2接
続部および第3接続部に異なる電位を供給し、上記電流
制御手段からの入力に応じて上記第1接続部から出力を
得るようにした半導体回路装置。
a base body, a central layer formed on the substrate, an upper layer formed on the central layer, and an ohmic first connection portion integrally formed in common with the central layer and the upper layer; a second ohmic connection formed on the upper layer at a predetermined distance from the first connection; and a second ohmic connection formed at a predetermined distance from the first connection and at least in contact with the central layer. a third ohmic connection portion; and current control means disposed close to the surface of the upper layer between the first connection portion and the second connection portion; A semiconductor circuit device, wherein different potentials are supplied to the connecting portions, and an output is obtained from the first connecting portion in accordance with an input from the current control means.
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